Puissants réseaux de LED dans l'éclairage: caractéristiques de l'appareil et de l'application

Depuis le développement de la première LED pratiquement applicable par le professeur Nick Holonyak de l'Université de l'Illinois en 1962, plus d'un demi-siècle a passé, cependant, l'invention révolutionnaire à ce jour subit des changements progressifs, devenant plus parfaite et plus technologique et utile.

L'électroluminescence d'une transition semi-conductrice, avec la recombinaison d'électrons et de trous, est désormais à la base de sources lumineuses superéconomiques. Les LED, souvent appelées LED (abréviation de diode électroluminescente anglaise), les lampes gagnent progressivement une position stable sur le marché des technologies d'éclairage modernes à économie d'énergie, à la fois pour les besoins domestiques, pour les entreprises et même pour les systèmes d'éclairage public.

Les ampoules LED surpassent la sécurité tubes fluorescents compacts, qui contiennent du mercure et des lampes à incandescence et deviennent maintenant complètement une relique d'un passé lointain.

La principale raison pour laquelle les lampes à incandescence sont remplacées par des sources de lumière LED est que la lampe à incandescence émet dans un spectre très large, dont une partie importante ne fonctionne tout simplement pas pour l'éclairage. Seulement 5% de la puissance totale consommée par une lampe à incandescence va à l'éclairage et le reste au chauffage.

C'est pourquoi les LED et les réseaux de LED (assemblages monolithiques) très puissants ont récemment été si largement représentés sur le marché récemment pour remplacer les luminaires industriels. Une LED émet dans une plage assez étroite du spectre, par exemple, une LED orange a une longueur d'onde dans la plage de 590 nm à 610 nm.

Les avantages des sources lumineuses LED comprennent:

• rendement lumineux élevé comparable aux lampes au sodium (une valeur de 160 lumens par watt est atteinte),

• résistance et résistance aux vibrations, longue durée de vie (jusqu'à 100000 heures),

• une large gamme pour choisir la température de la lumière (de 2700 K chaud à 6500 K froid),

• pureté spectrale fournie par l'appareil lui-même.

En raison de la faible inertie, la lumière s'allume immédiatement à pleine luminosité, quelle que soit la température ambiante, et l'allumage / extinction n'affecte pas de manière significative la durée de vie des LED. L'angle de rayonnement peut être de 15 à 180 degrés.

L'utilisation de ces produits est totalement sans danger pour l'homme en raison de la faible tension d'alimentation, de la basse température de fonctionnement et, bien sûr, du respect de l'environnement fourni par l'absence de mercure et de phosphore, ainsi que de la partie ultraviolette du rayonnement dans le spectre. Cependant, il ne faut pas oublier que les températures élevées sont nocives pour tout semi-conducteur, vous ne devez donc pas permettre un chauffage au-dessus de 60 à 70 degrés Celsius.

Les réseaux de LED puissants sont des assemblages de plusieurs cristaux dans un seul bloc. Les cristaux rayonnants recouverts d'un luminophore sont connectés en série-parallèle pour optimiser la consommation de courant.

La surface plate du bloc est un revêtement en plastique transparent, qui vous permet d'installer des optiques supplémentaires pour créer le motif de diffusion de la lumière nécessaire. Les matrices sont fournies avec un substrat en cuivre ou en aluminium assez épais avec des trous de montage pour monter l'unité sur le dissipateur de chaleur.

La surface lisse du substrat assure un contact fiable de l'unité avec le dissipateur thermique. L'installation doit être effectuée avec soin afin de ne pas déformer ou endommager le boîtier. La pâte conductrice de chaleur doit être appliquée sur toute la surface du substrat.

La section des fils de connexion ne doit pas être inférieure à 0,5 millimètre carré et la zone d'évacuation de la chaleur par watt doit être d'environ 20 à 30 centimètres carrés à une température des objets environnants de 25 à 35 degrés Celsius. Ces matrices sont disponibles à différentes puissances nominales, jusqu'à 300 watts ou plus. Fondamentalement, il n'y a pas de restrictions sur la taille des matrices.

La valeur moyenne de la tension de fonctionnement pour un cristal est d'environ 3,4 volts et l'intensité du courant est d'environ 350 milliampères. Ces valeurs peuvent varier légèrement, mais vous ne devez pas dépasser la tension autorisée pour un assemblage particulier, car les LED ont une caractéristique courant-tension en forte augmentation et s'éteindront rapidement si le courant dépasse la valeur critique pour le cristal.

L'utilisation d'un radiateur avec une marge dans la zone est la meilleure assurance pour le fonctionnement long, fiable et sans problème de la matrice LED. Si vous limitez le courant à travers le cristal à 320 milliampères, le flux lumineux diminuera de 3 à 5%, mais en même temps, la durée de vie du cristal LED augmentera d'un ordre de grandeur et les conditions de son alimentation seront idéales.

La source d'alimentation pour les LED peut être n'importe quelle source avec stabilisation du courant de charge, et s'il n'y a pas de stabilisation du courant, une marge importante doit être prévue pour dépasser le courant maximum autorisé. La modification de la tension d'alimentation de 1 volt peut entraîner une augmentation de la force du courant d'un facteur de deux à trois et le résultat sera la dégradation du cristal (le cristal sera endommagé - le flux lumineux diminuera) ou l'assombrissement du phosphore.

Lors de la conception de combinaisons de groupes de LED dans des connexions série-parallèle, de préférence une connexion série, en évitant les courants de fonctionnement élevés.

Si la température de fonctionnement du cristal sur une longue période dépasse la valeur optimale, le phosphore s'assombrit et perd sa fonction sous l'influence de la température. L'assombrissement et la destruction du phosphore peuvent provoquer la lumière directe du soleil, s'ils continuent d'affecter la surface de la LED.

Il est souhaitable d'inclure un relais thermique dans la conception de l'alimentation, en plaçant son capteur sur le radiateur de la lampe.

Si vous prévoyez d'utiliser une matrice LED en hiver dans la rue, vous devez tenir compte du fait que les condensateurs électrolytiques dans l'alimentation électrique ont une restriction d'utilisation à basse température.Par conséquent, la meilleure solution serait de placer l'alimentation électrique dans la pièce.

Lorsque vous utilisez des matrices LED dans la rue à basse température, il convient de se rappeler que l'efficacité augmentera considérablement et que le flux lumineux augmentera de 10 à 20% de la valeur nominale. Et après 500-1000 heures de fonctionnement, le rendement lumineux sera en tout cas de 5 à 10 pour cent de plus, cette caractéristique des cristaux est appelée «effet d'entraînement».

Le choix d'un radiateur pour l'éclairage public nécessite également une attention particulière, il ne doit pas contenir de saillies, évidements et coudes inutiles, de sorte que la convection naturelle est maximale, et les débris et la saleté ne peuvent pas s'accumuler à sa surface.

Il est souhaitable de disposer l'unité d'alimentation électrique de la lampe de sorte que toute l'humidité qui s'accumule à l'intérieur de la lampe n'affecte pas le moins les éléments du circuit.

Chaque année, la technologie de fabrication de réseaux de LED haute puissance est améliorée, les fabricants recherchent les meilleures options pour le phosphore. À l'heure actuelle, la plupart des fabricants utilisent des luminophores jaunes, ce sont des versions modifiées de grenat d'yttrium-aluminium dopé au cérium trivalent.

Les technologies d'éclairage LED sont efficaces et leur conception est assez simple. Ils sont largement utilisés dans les projecteurs, les lampes, les bandes LED, l'éclairage décoratif et les lampes de poche simples. Leur puissance lumineuse atteint 5000 lm.

Aujourd'hui, les modules LED sont utilisés pour éclairer des bâtiments, des rues, des structures publicitaires, des tunnels et des ponts, des fontaines, ils sont utilisés pour éclairer des bureaux et des locaux industriels, des intérieurs de maison et des éléments de mobilier, ainsi que dans divers projets de conception moderne.

Pendant les vacances, de puissants systèmes d'éclairage LED ornent les façades des bâtiments, des arbres et d'autres objets. La fiabilité des sources lumineuses LED permet de les utiliser dans des endroits difficiles d'accès pour un remplacement fréquent.

Actuellement, dans de nombreux pays du monde, l'éclairage LED a rapidement remplacé d'autres. De nombreuses villes prévoient de passer prochainement à l'éclairage public à LED.